文摘
克服困难与传统技术,印象与IOS (intraoral扫描仪)和CAD / CAM(计算机辅助设计和制造)技术开发了牙科实践。过去十年,越来越多的光学IOS设备,这些都是基于不同的技术;这可能影响临床使用的选择。允许知情选择购买或更新一个IOS之前,本文首先总结了目前使用的技术(光投影距离对象的决心,和重建)。在第二部分中,每个策略的临床注意事项等处理,学习曲线,粉、扫描路径,跟踪和网格质量进行了讨论。最后一部分是用于文件的准确性和IOS上颔间的关系的注册文件图形用户界面的呈现往往是误导。这概述导致的结论是,目前的IOS是用于一个共同的实践中,虽然使用的技术之间存在的差异。本文中突出显示的部分是一个重要方面减少硬件导致的体积增加了软件技术的重要性。
1。介绍
自十八世纪以来,传统印象技术已经用于注册的三维几何牙科组织。然而,印象材料的体积变化和扩张牙科的石头似乎容易出错,因此这个过程需要一个优秀的牙科实验室的服务1- - - - - -3]。克服这些困难,印象IOS (intraoral扫描仪)为牙科实践开发(4]。IOS设备的实现在牙科实践恰逢开发CAD / CAM(计算机辅助设计与制造)技术在牙科,从业人员众多的优势。如今,IOS和CAD / CAM提供治疗,容易规划验收,与实验室的沟通,减少手术时间,存储需求和减少治疗时间(5- - - - - -7]。过去十年,越来越多的光学IOS,这些都是基于不同的技术;的选择可能影响临床使用(6]。
让医生做一个知情的选择购买或更新一个IOS之前,本文分为三个不同的部分。第一个提出了不同的技术采用的当前IOS捕获的图像和数字文件的生成软件,第二个是致力于临床与这些技术在IOS使用相关的陷阱,最后一部分报告这些现有技术的准确性。
2。IOS技术
IOS是一个手持相机组成的医疗设备(硬件),一台电脑,和一个软件。IOS的目标是精确地记录三维几何对象的。使用最广泛的数字格式开放STL(标准镶嵌语言)或锁定STL类(图1(一))。这种格式已经用于许多工业领域和描述一个接一个的三角面,每个三角形是由三个点,一个正常的表面(图1 (b))。然而,其他文件格式开发记录颜色、透明度、或纹理的牙科组织(如多边形文件格式、厚度文件)。无论成像技术受雇于IOS的类型,所有的相机都需要光的投影,然后记录作为单独的图像或视频和编制的软件识别后POI的兴趣点。前两个坐标(x和y)计算每个点的形象,和第三个坐标(z)然后根据距离计算每个相机的对象技术,说明如下(图1 (c))。
(一)
(b)
(c)
2.1。光投影和捕捉
在3 d重建领域,有明显的被动和主动技术之间的区别。被动技术只使用环境照明照亮intraoral组织,依赖于一定的对象的纹理。活跃的技术使用白色、红色或蓝色结构化来自摄像机的灯光投射到对象更少依赖于真实的纹理和颜色的重建组织(8,9]。在活跃的技术,一个发光点投射到一个对象和对象之间的距离计算三角(稍后解释)过程(图2(一个))。另一种是光模式投影,如行或网预测(数字2 (b)和2 (c))[10]。表面重建可以实现编译的图片,视频,可以每秒几个图片在一个连续的数据流,或每波分析(11,12]。
(一)
(b)
(c)
2.2。距离对象技术
2.2.1。三角测量
三角测量是基于一个原则,一个点的位置的一个三角形(对象)可以计算了解两个点的位置和角度的视图(图3(一个))。这两个观点可能是由两个探测器,单个探测器使用棱镜,或在两个不同的时间点。
(一)
(b)
(c)
(d)
2.2.2。共焦
共焦成像技术基于收购聚焦和散焦图像从选定的深度(图3 (b))。这种技术可以检测图像的清晰度区域来推断距离对象相关的焦距镜头。牙齿可以重建连续拍摄的图像在不同的重点和光圈值和从不同角度对象(12]。清晰度领域直接相关的灵巧操作员可以生成动态模糊(13),这种技术还需要大型光学可能导致临床实践的困难。
2.2.3。AWS(活跃的波前抽样)
AWS表面成像技术,需要一个摄像头和一个离轴孔径模块。模块移动在一个圆形的路径在光轴和产生一个旋转的POI(图3 (c))。距离和深度信息然后推导和计算模式所产生的每一个点(8]。
2.2.4。立体摄影测量
立体摄影测量估计所有坐标(x,y,z)只有通过算法分析的图像14)(图3 (d))。这种方法依赖于被动光投影投影和硬件和软件,而不是活跃,相机相对较小,更容易处理,生产更便宜。
2.3。重建技术
的一个主要挑战生成3 d数值模型是POI的匹配在不同角度拍摄。不同图像之间的距离不得计算使用的加速度计集成摄像头,但相似性计算更常用于确定图像的的观点。使用算法,定义了相似度计算POI重合在不同的图像2]。检测可以发现这些POI的过渡地区,如强大的曲率,物理限制,或不同的灰色强度(“从轮廓形状”)15]。然后计算一个变换矩阵来评估所有图像之间的相似性等旋转或类似。极端点也可以统计消除减少噪音。每个坐标(x,y,z从投影矩阵中提取),然后生成一个文件。
3所示。IOS技术的临床影响
3.1。处理和学习
最近的研究表明,数字技术印象更舒适、速度比当前印象技术(16- - - - - -19]。李和加卢奇说报道,植入的印象与IOS使用共焦技术更有效的技术准备和夺回较短时间比传统植入物的印象没有经验的第二年牙科学生20.]。在另外两个临床研究,IOS使用共焦或AWS明显优于传统的印象;更多的时间有效,舒适,和植入病人友好的印象19,21]。
每个扫描器还包括特定的技术和逮捕,扫描头尺寸和重量的影响(6]。例如,技术,如共焦或AWS主要是基于硬件,需要大量的组件。然而,在IOS,采用相同的技术,临床差异报告;据报道,参与者更喜欢使用三人小组在iTero尽管这些都是基于共焦技术(17]。这是运营商相关时间熟悉每个IOS的人体工程学和软件,和学习曲线可以最初缓慢。相比,的确,一项研究经验曲线之间的首次使用两个IOS和多次扫描共焦扫描技术。发现,虽然两种扫描仪,扫描时间减少培训的平均扫描时间短三人小组总是比iTero [22]。此外,软件、使用的技术和扫描路径似乎都影响处理期间数字印象,据报道在4和15分钟之间没有明确的决定因素(12]。
3.2。粉
牙科组织存在许多反射面,如牙釉质晶体或抛光表面,可能会扰乱POI的匹配软件由于曝光过度。为了避免这种情况,医生可能会改变相机的方向增加漫射光(图4(一))。另一个策略来克服这个困难受雇于一些系统是使用相机的极化滤波器(23]。对于其他扫描仪,20 - 40μ米粉末涂料在数字化过程中需要减少反射率(图4(一))。理论上,粉厚度可以不同运营商和减少文件的准确性,但IOS的软件能够考虑到平均厚度(24]。
(一)
(b)
(c)
(d)
状数码印象已被证明是非常准确的部分印象(25,26]。然而,粉可能相对不舒服的病人,和额外的扫描时间报道粉含有唾液在印象这需要清洁和再运用粉(21]。此外,关于full-jaw扫描,IOS使用无粉技术似乎建议由于困难保持粉末涂料在所有牙齿的时间扫描(6]。总之,虽然粉不是很适合患者,没有明确的差异被发现在文章关于粉对扫描精度的影响。
3.3。扫描路径
必须使用扫描仪扫描路径意味着intraoral根据一个特定的运动来增加虚拟模型的准确性(6]。最近的研究表明扫描路径的影响在使用共焦扫描捕获数据的准确性,无论是在体外和体内27]。扫描对象应该定位在收购的中心区域描述一个最优的球体周围的对象。从业人员还必须保持流体运动,总是保持一个稳定的距离和牙齿在记录期间集中。相机应该举行一系列5至30毫米的表面根据扫描仪扫描和技术(6,8,28]。这个处理是特别困难的在轴的变化,如从后到前牙或错位。一些制造商提出导游为了避免参与者保持距离和周围组织的相机的视野。
IOS使用共焦技术,当需要扫描整个商场时,不同的策略被制造商。一个是一个线性运动所有occlusal-palatal表面颊面(图紧随其后4 (b))。另一个过程包括制造年代扫在前庭,咬合关系,先后和每个牙齿的舌面(27,29日)(图4 (c))。第一个策略似乎完成捕获限制空间扭曲的初始位置,因此避免整体单向错误,但线性或运动的前庭扫描可以在邻间的不精确的区域。这一技术观察引导从业者适应临床协议在困难地区如邻间的区域,牙制备、高曲率的中央门齿,改变轴的狗。然而,捕捉具有向下的斜坡的领域,如前下颌区,通常是在图像的处理与困难(6]。这种限制突显出越来越意义的IOS跟踪和软件描述如下。
3.4。跟踪和软件
有时在印象,跟踪可能会丢失,可能破坏软件当距离对象或扫描路径是不受到尊重的;运动是太快或太干。扫描策略必须遵循开始,例如,使用简单的部分(后牙咬合的脸),这样如果跟踪丢失软件有足够的信息。制造商正在开发不同的策略和软件算法继续扫描跟踪丢失时主要是通过识别几何对象的保存。从业者,需要重新扫描一个有意义的区域不固定给相机足够的信息和软件。第二次扫描将允许匹配前面的芋泥,和软件将完成这错过的区域(30.]。POI的再匹配直接影响等复杂的几何对象的高曲率或许多隐藏的面孔,减少POI的数量和复杂软件的过程31日,32)(图4 (d))。
3.5。网格质量
不同网格密度的IOS软件可以生成文件(数据5(一个),5 (b),5 (c))。然而,整个牙齿的网格密度高是由于高计算时间无关。一些文件包含常规网格在平坦区域(前庭面对尖锐)和更密集的网格高曲率(切的边缘或牙龈沟,例如;数据5 (d)和5 (e))。事实上,大量的三角形是充分遵循准确的形象而出现较低的数量可能会导致平滑利润(数字5 (f)和5 (g))。intraoral扫描期间,一个主要的困难是控制病人流动会导致误扫描周围软组织如舌头或下巴(12]。同样,存在血液、唾液或牙龈液还可以伪造照片获得(15]。例如,紧张的电影的水可能会导致一个错误的顺序(图毫米保证金的印象5 (h))。最新的IOS还提供颜色和质地,大大提高临床情况的感知和牙科体积。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
(h)
然而,呈现图形用户界面的文件经常误导扫描的准确性由于使用着色器和平滑算法。真实的全面分析和精度似乎更相关的因素来评估当前的IOS的扫描精度,和这些方面是下面讨论。
4所示。IOS技术的准确性
4.1。IOS精度的定义
根据ISO 5725,两种测量方法:描述的准确性是真实和精确33,34]。真实性是指亲密之间的协议大量试验结果的算术平均值和真实的或公认的参考价值。精度指的是亲密的协议测试结果。测量的方法有助于真实的可变性和精确报道IOS,这取决于方面如操作员,设备使用和校准,测量之间的时间,和环境(温度、湿度等)。然而,IOS的方法计算精度和真实是有限的由于引用使用的质量和使用的测量技术。例如,体外,石膏模型扫描使用额外的口腔技术目前定义为引用,但是很难比较这些结果与体内文件对于后者石膏扫描(即从间接物化的印象。,可能包含不准确)是文献[34,35]。此外,一些研究已经从石膏模型生成STL之间的距离相比,那些与IOS手动生成,而其他研究用一种算法对齐两个不同的文件,计算它们之间的距离36,37]。然而,测量在第一战略的过程是高度依赖运营商而对齐算法需要主观的手动操作符镇压不准确的区域,如舌头或软组织,以防止伪造对齐。然后,进一步的调查需要IOS开发标准化的测量和比较策略的准确性(34]。
4.2。IOS文件的准确性和真实性
许多报纸报道临床价值的电流精度和真实IOS,无论是在体外和体内16,38- - - - - -42]。例如,安德等人的意思是真实的报道,各种IOS技术是20至48μ米和4和16之间的精度μm,部分印象时,比传统的印象40]。这些报告的结论是,目前的IOS设备用于临床常见的做法,至少有相似的精度与传统印象带(6,41,42]。然而,据报道,体内full-arch印象与失真的现象,特别是对于三角,共焦或AWS技术(40,43,44]。
关于移植学,各种体外研究得出结论,三角,共焦和AWS技术可以高精度扫描目前可行的替代品用于扫描或石膏模型(传统的印象29日,45- - - - - -47]。然而,在体外和体内的研究报道,目前距离和测角误差过大,使多个植入假体啊(数字6(一)和6 (b)),如无齿的下颚,由于缺乏对扫描的解剖标志,无论采用的技术。事实上,牙齿相比,缺乏牙周韧带限制植入适应的微小的错误,会导致植入并发症(45,48,49]。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
4.3。切关系登记
牙医总是需要采取执行假肢康复对患者的上颔间的关系。这个复杂的临床一步是一种常见的错误来源,由于咬登记材料的繁琐和不精确。相比之下,使用IOS印象只需要一个新的收购前庭面临当阻塞的病人50]。上颌和下颌弓再与一个匹配的过程。即使这个复杂的算法需要重合区域定位在不同的飞机(数字6 (c),6 (d),6 (e)),最近的一项研究报告,只有一左一右横向咬合的记录所需软件对齐,12×15毫米的最小尺寸(50,51]。
5。结论
客观的概述文献后,IOS似乎临床上适用于常见的做法,不管所使用的技术。每个技术已经被认为是在个体活动的背景下,需求和从业者的期望。IOS技术的理解是必要的对于任何的医生有一个成功的临床策略在扫描期间准备的牙齿。然而,没有扫描技术,扫描仪,或技术,目前可以一致认为更准确的由于缺少标准化的程序或类似的体内研究。尽管IOS目前主要基于共焦技术,大量的硬件的要求意味着选择寻求等软件技术,特别是对人体工程学的原因,病人舒适,制造价格(20 - 25 k的35 - 40 k€€基于软件而不是硬件基础)。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。